光的偏振態(tài)仿真

1、光學(xué)仿真課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院名稱：電子工程學(xué)院專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：劉娟學(xué)生姓名：xx班 級(jí)： 科技1001學(xué)號(hào)：051020xx（xx）時(shí)間：2012年11月19日 2012年11月30日 課程設(shè)計(jì)名稱：光波偏振態(tài)的仿真1、 課程設(shè)計(jì)目的：通過對(duì)兩相互垂直偏振態(tài)的合成1掌握?qǐng)A偏振、橢圓偏振及線偏振的概念及基本特性；2掌握偏振態(tài)的分析方法。二、任務(wù)與要求：對(duì)兩相互垂直偏振態(tài)的合成進(jìn)行計(jì)算，繪出電場的軌 跡。要求計(jì)算在j=0、j=p/4、j=p/2、j=3p/4、j=p、j=5p/4、j=3p/2、j=7p/4時(shí)，在Ex=Ey及Ex=2Ey情況下的偏振態(tài)曲線并總結(jié)規(guī)律。3、 課程設(shè)計(jì)原理

2、1）光波的偏振態(tài)根據(jù)空間任一點(diǎn)光電場 E 的矢量末端在不同時(shí)刻的軌跡不同，其偏振態(tài)可分為：（1）線偏振；（2）圓偏振；（3）橢圓偏振設(shè)光波沿 z 方向傳播，電場矢量為為表征該光波的偏振特性，可將其表示為沿 x、y 方向振動(dòng)的兩個(gè)獨(dú)立分量的線性組合，即其中上二式中的變量 t 消去，經(jīng)過運(yùn)算可得式中，這個(gè)二元二次方程在一般情況下表示的幾何圖形是橢圓，如圖所示。相位差和振幅比 EyEx 的不同，決定了橢圓形狀和空間取向的不同，從而也就決定了光的不同偏振態(tài)。（1） 線偏振光 當(dāng) Ex 、Ey 二分量的相位差 時(shí)，橢圓退化為一條直線，稱為線偏振光。此時(shí)有（2）圓偏振光 當(dāng) Ex 、Ey 的振幅相等( )

3、，相位差 時(shí)，橢圓方程退化為圓方程該光稱為圓偏振光。用復(fù)數(shù)形式表示時(shí)，有（3） 橢圓偏振光在一般情況下，光矢量在垂直傳播方向的平面內(nèi)大小和方向都在改變，它的末端軌跡是由（l04）式?jīng)Q定的橢圓，故稱為橢圓偏振光。4、 課程設(shè)計(jì)步驟（流程圖） 五仿真結(jié)果分析仿真截圖: 三維仿真截圖：對(duì)于仿真出的圖像分析可知對(duì)于線偏振光當(dāng) m 為零或偶數(shù)時(shí)，光振動(dòng)方向在 I、 象限內(nèi)；當(dāng) m 為奇數(shù)時(shí)，光振動(dòng)方向在 、 象限內(nèi)。對(duì)于圓偏振光正負(fù)號(hào)分別對(duì)應(yīng)右旋和左旋圓偏振光。所謂右旋或左旋，與觀察的方向有關(guān)，通常規(guī)定逆著光傳播的方向著，E 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，稱為右旋圓偏振光，反之，稱為左旋圓偏振光。對(duì)于橢圓偏振光，橢

4、圓的長、短半軸和取向與二分量 Ex、Ey 的振幅和相位差有關(guān)。其旋向取決于相位差：當(dāng) 時(shí)，為右旋橢圓偏振光；當(dāng) 時(shí)，為左旋橢圓偏振光。對(duì)于三維圖的成像，主要是將圖像的沿z軸對(duì)xoy平面投影來判斷其為何偏振態(tài)。5、 仿真小結(jié)在學(xué)習(xí)了偏振態(tài)的基本概念后，我們對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理有了一個(gè)清晰的概念，通過設(shè)計(jì)程序，仿真結(jié)果，體會(huì)了線偏振光，圓偏振光，橢圓偏振光的不同和形成條件，對(duì)與其相關(guān)的概念也有了比以往更深層的認(rèn)識(shí)。對(duì)光波偏振態(tài)有了進(jìn)一步的的了解與認(rèn)識(shí)，基本熟悉了matlab的編程語法及作圖操作，通過實(shí)際應(yīng)用對(duì)光波偏振態(tài)有了更深一步的了解和認(rèn)識(shí)，我掌握?qǐng)A偏振、橢圓偏振及線偏振的概念及基本特性，以及偏振態(tài)的分析方法。六、程序 c=3*108;l=632.8*10(-9);f=c/l;T=1/f;w=2*pi*f;k=w/c;for m=0:1:7a=0;b=m*pi/4; Eox=10;Eoy=10;t=0;z=0:T*c/100:5*T*c;Ex=Eox*co